(57)【要約】【課題】  スラグ等の廃材を材料に用いて低コストながら海藻の生育に適した構造を実現し、海藻の付着成長を促進して藻場復元を図れる多孔質コンクリート体を提供する。【解決手段】  コンクリートの主要部分となる粗骨材に高炉除冷スラグ又は再生骨材、細骨材に銅スラグをそれぞれ用い、所定空隙率の多孔質状態に形成されると共に、節部を加工されて貫通孔を有する竹材が貫通状態で埋込み配設され、海中への配設状態で多数の空隙及び貫通孔を提供することから、骨材に廃材であるスラグを使用して低コスト化が実現することに加え、スラグから生物にとっての必須金属成分の海水への溶け込みも生じ、表面への海藻の付着及び生長を促進でき、また、竹材内の貫通孔が小さな魚介の生息を助け、生態系の中で互いに関連し合って生息する海藻と魚介を同時に定着させて、より自然に近い状態とすることができ、藻場の復元に適する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと水、粗骨材、及び細骨材を少なくとも用いて所定立体形状に形成されてなる多孔質コンクリート体において、
前記粗骨材として、粒径５ないし２５ｍｍの高炉除冷スラグ又は粒径５ないし２０ｍｍの再生骨材を所定量用いると共に、前記細骨材として粒径２．５ｍｍ以下の銅スラグを所定量用い、空隙率を１０ないし２０％とされると共に圧縮強度を１８Ｎ／ｍｍ2以上、さらに単位容積質量を２．３ｔ／ｍ3以上とされてなり、
少なくとも硬化前に、節部を貫通加工された竹材を一又は複数箇所に貫通状態で配置され、そのまま埋込まれることを
特徴とする多孔質コンクリート体。
【請求項２】
前記請求項１に記載の多孔質コンクリート体において、
各原料を混練した未硬化コンクリートの型枠への投入が複数層詰めとされると共に、粒状肥料が、複数回の前記未硬化コンクリートの投入及び突き固めで得られる各層の間に所定量ずつ散布投入されることを
特徴とする多孔質コンクリート体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、藻場を復元する藻礁を構成するために海中に設置される多孔質コンクリート体に関し、特に低コストで海藻が定着しやすく藻場復元に適した構造が得られる多孔質コンクリート体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、「磯焼け」と呼ばれる海藻の衰退現象が日本各地の海岸で生じている。この「磯焼け」の原因としては、水温や栄養素などの海況変動、台風等の一時的な環境変化、植食動物による摂食、サンゴ藻などによる他の海藻の着生阻害、海水汚濁等、様々な要素が複合的に作用していると考えられている。
【０００３】
このため、従来から、海藻を定着させたコンクリートブロック等の藻礁を海中に設置して藻場を復元する試みがなされている。こうした中、多孔質コンクリート体は、小さな海洋生物の生息に適した多孔質構造をなし、一般的なコンクリートと同様にその形状を自由に加工できるなど、藻礁及び魚礁を構成する材料として優れた特性を有しており、従来から藻場復元の用途に利用されている。こうした藻場復元用の多孔質コンクリート体としては、例えば、窒素化合物、燐酸または鉄等の海藻の栄養素を含む材料を多孔質材料中に組み込んだ例が特開平５−３０８８７１号公報に記載されている他、多孔質コンクリート中に強度増進・鉄イオン溶出用の鋼繊維及びカルシウムイオン溶出用の化石貝殻を混合したものの例が特開２００２−３１５４６８号公報に記載されている。
【特許文献１】特開平５−３０８８７１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１５４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の多孔質コンクリート体は以上のように構成されており、多孔質コンクリート体の材料はいずれも新規に収集あるいは精製して用意する必要があり、またコンクリート体の製造にも複雑で手間のかかる工程を含んでいることから、コストが高くなるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、スラグ等の廃材を材料に用いて低コストながら海藻の生育に適した構造を実現し、海藻の付着成長を促進して藻場復元を図れる多孔質コンクリート体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る多孔質コンクリート体は、セメントと水、粗骨材、及び細骨材を少なくとも用いて所定立体形状に形成されてなる多孔質コンクリート体において、前記粗骨材として、粒径５ないし２５ｍｍの高炉除冷スラグ又は粒径５ないし２０ｍｍの再生骨材を所定量用いると共に、前記細骨材として粒径２．５ｍｍ以下の銅スラグを所定量用い、空隙率を１０ないし２０％とされると共に圧縮強度を１８Ｎ／ｍｍ2以上、さらに単位容積質量を２．３ｔ／ｍ3以上とされてなり、少なくとも硬化前に、節部を貫通加工された竹材を一又は複数箇所に貫通状態で配置され、そのまま埋込まれるものである。
【０００７】
このように本発明においては、コンクリートの主要部分となる粗骨材に高炉除冷スラグ又は再生骨材、細骨材に銅スラグをそれぞれ用い、所定空隙率の多孔質状態に形成されると共に、節部を加工されて貫通孔を有する竹材が貫通状態で埋込み配設され、海中への配設状態で生物の生息に適した多数の空隙及び竹材に囲まれる貫通孔を提供することにより、骨材に廃材であるスラグを使用して低コスト化が実現することに加え、スラグから生物にとっての必須金属成分の海水への溶け込みも生じて海藻の生育を助ける状態が得られ、表面への海藻の付着が多孔質のためにより強靱となることと合わせて海藻の生長を促進でき、また、竹材内の孔が小さな魚介の隠れる場所となって生息を助け、生態系の中で互いに関連し合って生息する海藻と魚介を同時に定着させて、より自然に近い状態の藻礁及び魚礁とすることができ、藻場の復元に適する。さらに、貫通孔を囲む竹材も山林から除伐された廃材を使用するとコスト増を招かないと共に、竹材は海中で次第に腐敗、分解して海藻や微生物の栄養源となるため、海藻や魚介の生育を補助でき、より多数の海藻を表面に付着、生長させられる。
【０００８】
また、本発明に係る多孔質コンクリート体は必要に応じて、各原料を混練した未硬化コンクリートの型枠への投入が複数層詰めとされると共に、粒状肥料が、複数回の前記未硬化コンクリートの投入及び突き固めで得られる各層の間に所定量ずつ散布投入されるものである。
【０００９】
このように本発明においては、未硬化コンクリートが型枠に複数回投入されるごとに突き固められて生じる各層の間に粒状肥料を位置させるように、投入の合間に前に突き固めたコンクリート層上に粒状肥料を散布配置し、未硬化コンクリート中に粒状肥料を分散させずに混入させることにより、含まれる有機分のためにセメントとの接触面積が増えるとセメントの凝結を妨げる粒状肥料を適切な配置でセメントとの接触を必要最小限に抑えられ、確実にコンクリート体の一体硬化が図れることとなり、海中での強度を確保できる。また、粒状肥料や貝殻粉末からの養分が海水中でコンクリート体の内部からゆっくり溶け出して海藻の生育を助けることから、表面への海藻の付着、生長をより確実化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態に係る多孔質コンクリート体を図１に基づいて説明する。この図１は本実施の形態に係る多孔質コンクリート体の概略構成図である。
前記図１に示すように本実施の形態に係る多孔質コンクリート体１は、原材料としてセメントと水、粗骨材、及び細骨材等を用いて型枠により所定の立体形状に成形されてなるものであり、締め固めにより、最終的に、空隙率を１０ないし２０％、圧縮強度を１８Ｎ／ｍｍ2以上、単位容積質量を２．３ｔ／ｍ3以上とされる構成である。望ましくは、空隙率は約１５％、圧縮強度は約２１Ｎ／ｍｍ2である。そして、この多孔質コンクリート体１には、硬化前に、節部を貫通加工された竹材２が複数箇所に貫通状態で配置され、そのまま埋込まれる。
【００１１】
前記各材料のうち、前記粗骨材として、粒径５ないし２５ｍｍの高炉除冷スラグ、又は粒径５ないし２０ｍｍの再生骨材を所定量用いると共に、前記細骨材として粒径２．５ｍｍ以下の銅スラグを所定量用いている。細骨材に密度の大きい銅スラグを用いることで、単位容積あたりの重量を増加させられ、海流に流されにくくすることができる。
【００１２】
加えて、前記多孔質コンクリート体１には、粒状肥料が対セメント質量比２．５％、また必要に応じて貝殻粉末が対セメント質量比１．０％、それぞれ混入される。これら粒状肥料及び貝殻粉末は各材料と一体に混練されず、他の材料を混練した未硬化コンクリートに後工程で別途投入される。
【００１３】
次に、前記構成に基づく多孔質コンクリート体の製造工程について説明する。まず、コンクリートの練り混ぜ工程として、セメントと細骨材をミキサーに投入して約３０秒程度練り混ぜ、続いて水と混和剤を投入して約１８０秒間練り混ぜる。この時、目標とするフロー値となるように水を増減調整しつつ練り混ぜる。最後に、粗骨材を投入して約６０秒間練り混ぜると、生コンクリートとして利用可能となるため、ミキサーから排出する。
【００１４】
得られた生コンクリートは、未硬化の状態で藻礁形成用の型枠に投入して成形を行う。型枠内にはあらかじめ節を抜いて貫通状態とした竹材２が複数本配置されており、コンクリートが一体に硬化した形状において竹材２が中心の貫通孔３と共にコンクリート体を貫通した状態が得られる。
【００１５】
コンクリートの型枠への投入は、２層以上の複数層詰めとされ、コンクリートの所定量投入、突き固めで一つの層を形成する作業が複数回繰返される。あらかじめ、重量増を図るために下部に所定厚さモルタルを別途敷詰めてモルタル層４を形成してからコンクリートの投入、突き固めを行ってもよい。各層を十分に突き固めた後、確実に締め固まるまで上面より型枠バイブレータをかけて締固めを行う。
【００１６】
この未硬化コンクリートの型枠への投入、突き固めで一つの層が得られる都度、粒状肥料及び貝殻粉末を所定量ずつ散布投入し、これらをコンクリート各層間に位置させる。未硬化コンクリート中に粒状肥料を分散させずに混入させることで、粒状肥料とセメントとの接触面積を必要最小限に抑えており、粒状肥料とセメントとの接触面積が増えると粒状肥料がその有機分によってセメントの硬化を妨げる性質を発現させないようにしており、確実にコンクリート体の一体硬化を図って強度を確保している。こうして型枠内に作成した多孔質コンクリート体１は、所定時間後脱型し、さらに所定期間の養生を経て完成状態となる。
【００１７】
得られた多孔質コンクリート体１は、海中の磯焼けによる海藻の減少が生じている箇所に、常に海中に没した状態で設置する。海中へ設置した状態で、多孔質コンクリート体１は、生物の生息に適した多数の空隙及び竹材２に囲まれる貫通孔３を提供すると共に、粒状肥料や貝殻粉末からの養分が内部からゆっくり海水に溶け出すことから、コンクリート体表面への海藻の付着及び成長を促進できる。また、竹材２内の貫通孔３が小さな魚介の隠れる場所となって生息を助ける一方、この竹材２は海中で次第に腐敗、分解して海藻や微生物の栄養源となるため、海藻や魚介の生育を補助でき、より多数の海藻を表面に付着、生長させられることとなる。この他、多孔質コンクリート体１は、海藻が付着、生長し易い箇所に設置し、十分に海藻が表面に付いた後、別の磯焼けによる海藻の減少が生じている箇所へ運んで設置することもできる。
【００１８】
このように本実施の形態に係る多孔質コンクリート体では、コンクリートの主要部分となる粗骨材に高炉除冷スラグ又は再生骨材、細骨材に銅スラグをそれぞれ用い、所定空隙率の多孔質状態に形成されると共に、節部を加工されて貫通孔３を有する竹材２が貫通状態で埋込み配設され、海中への配設状態で生物の生息に適した多数の空隙及び竹材２に囲まれる貫通孔３を提供することから、骨材に廃材であるスラグ等を使用して低コスト化が実現することに加え、スラグから生物にとっての必須金属成分の海水への溶け込みも生じて海藻の生育を助ける状態が得られ、表面への海藻の付着及び生長を促進でき、また、竹材内の孔が小さな魚介の隠れる場所となって生息を助け、生態系の中で互いに関連し合って生息する海藻と魚介を同時に定着させて、より自然に近い状態の藻礁及び魚礁とすることができ、藻場の復元に適する。また、粒状肥料や貝殻粉末を混入し、この粒状肥料や貝殻粉末からの養分が海水中でコンクリート体の内部からゆっくり溶け出して海藻の生育を助けることから、表面への海藻の付着、生長をより確実化できる。
【００１９】
なお、前記実施の形態に係る多孔質コンクリート体においては、コンクリートに粒状肥料を混入させ、これを海中で溶出させて海藻の付着、生長を補助する構成としているが、これに限らず、多孔質の高炉除冷スラグに水溶性の肥料分をあらかじめ含浸させてから粗骨材としてセメント等と混練、一体硬化させる構成とすることもでき、海中設置後、海水に接する除冷スラグ表面の孔から肥料分が海水に溶け出し、海藻の付着、生長を助けることとなる。
【００２０】
また、前記実施の形態に係る多孔質コンクリート体において、表面はセメントや粗骨材、細骨材の色が表れた状態のままとされる構成としているが、この他、コンクリート練り混ぜの際に液体塗料または着色粉体を混入して着色する構成とすることもでき、得られたコンクリート体をより自然の海底色に近付けられ、海藻以外の海洋生物、特に魚介類がコンクリート体へ住み着きやすくして魚礁としての役割も十分果せることとなる。さらに、コンクリート体を全体的に着色していることで海水中で表面が侵食されても色はそのまま保持され、生物に違和感を与えない効果を維持できる。
【実施例】
【００２１】
本発明に係る多孔質コンクリート体を、調合条件を変えて複数種類製作し、粗骨材種類等を変えた比較例と共に海中に設置して海藻の付着状態について比較した評価結果を説明する。
【００２２】
本発明に係る多孔質コンクリート体の実施例１として、粗骨材に高炉除冷スラグを用いると共に、海藻の付着生長促進用栄養材となる粒状肥料を混入して成形した多孔質コンクリート体を得た。この多孔質コンクリート体は、底面が３００×４００ｍｍ、高さが３００ｍｍの略台形状のブロック体である。
【００２３】
また、多孔質コンクリート体の実施例２として、前記実施例１の粗骨材を再生骨材に代えて成形した多孔質コンクリート体を得た。この多孔質コンクリート体も前記実施例１と同様の形状及び大きさとなっている。
【００２４】
また、多孔質コンクリート体の実施例３として、前記実施例２の調合に加えて栄養材としての貝殻粉末、塗料として黒色粉末を混入して成形した多孔質コンクリート体を得た。この多孔質コンクリート体も前記実施例１と同様の形状及び大きさとなっている。
【００２５】
また、多孔質コンクリート体の実施例４として、前記実施例３の塗料を緑色アクリル樹脂系液体に代えて成形した多孔質コンクリート体を得た。この多孔質コンクリート体も前記実施例１と同様の形状及び大きさとなっている。
【００２６】
さらに、多孔質コンクリート体の実施例５として、前記実施例３の塗料を赤色アクリル樹脂系液体に代えて成形した多孔質コンクリート体を得た。この多孔質コンクリート体も前記実施例１と同様の形状及び大きさとなっている。
【００２７】
この他、比較例１として、前記実施例１の粗骨材を一般的な砕石（粒径１３〜２０ｍｍの砕石５号）に代え、粒状肥料を混入せずに成形した多孔質コンクリート体を得た。この多孔質コンクリート体も前記実施例１と同様の形状及び大きさとなっている。
【００２８】
さらに、比較例２として、一般的な粗骨材、細骨材を用いた普通コンクリートで製作した多孔質コンクリート体を得た。この多孔質コンクリート体も前記実施例及び比較例１の多孔質コンクリート体と同様の形状及び大きさとしている。
【００２９】
前記各実施例及び比較例１における多孔質コンクリート体の成形に使用した材料について説明する。セメントは、密度３．０４ｇ／ｃｍ3の高炉セメントＢ種、粗骨材は砕石５号（比較例１の場合）、または粒径５〜２５ｍｍの高炉除冷スラグ、あるいは粒径８〜２０ｍｍの再生骨材である。細骨材は、粒径２．５ｍｍ以下の銅スラグを用いた。また、ポリカルボン酸系減水剤等の混和剤も必要量用いている。調合は、水セメント比を２５％、目標空隙率を１５％とする。また、粒状肥料混入率は対セメント質量比２．５％とする。その他、貝殻粉末混入率は対セメント質量比１．０％、黒色粉体塗料混入率は対セメント質量比５％とし、緑色及び赤色の液体塗料混入率は対水容積比５％として水と置換している。
【００３０】
コンクリートの練り混ぜには、ミキサを使用し、まず、セメントと細骨材を投入して３０秒間練り混ぜ、続いて水と混和剤を投入して１８０秒間練り混ぜる。この時、目標とするフロー値（１９０ｍｍ）となるように水を増減させて調整し、最後に、粗骨材を投入して６０秒間練り混ぜて、ミキサーから排出する。
【００３１】
海中浸漬試験用供試体は、節が貫通状態とされた直径約４０ｍｍの竹材を複数本配置した型枠内の下部５０ｍｍにモルタルを敷詰めてから三層詰めで打設する。締固めは、各層を十分に突き棒で突き固めた後、確実に締め固まるまで上面より型枠バイブレータをかける。各層への投入、突き固めの都度、粒状肥料を所定量ずつ散布配設し、層間に位置させる。竹材ごと一体化して作製した供試体は２４時間後脱型し、屋外湿布養生を行った。
【００３２】
上記の如くして得た多孔質コンクリート体の各実施例及び比較例を、十分な養生後、海中に沈めた。そして、海中浸漬から約３ヶ月後、各実施例及び比較例の多孔質コンクリート体への海藻の付着面積を測定した。この測定結果のグラフを図２に示す。
【００３３】
海藻の付着量については、図２から、除冷スラグや再生骨材を粗骨材として用いた多孔質コンクリート体は、粗骨材を砕石としたものや普通コンクリートを用いたものに比べて海藻がより多く付着していることがわかる。
【００３４】
これによって、本発明に係る多孔質コンクリート体は、粗骨材に高炉除冷スラグや再生骨材を用いると共に粒状肥料を混入していることにより、海藻の付着、成長を促せることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る多孔質コンクリート体の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例及び比較例の海藻付着面積測定結果説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１        多孔質コンクリート体
２        竹材
３        貫通孔
４        モルタル層
【図１】
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【図２】
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